聂之峰，王正岭

(1.江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013；2.江苏大学 理学院，江苏 镇江 212013)

近年来，在微纳米光学与原子物理中，关于固态器件与原子耦合的混合系统已受到越来越多的重视[1-4]。该混合系统需具有在器件表面大约100 nm以内对单个冷原子进行囚禁、操控和测量的能力[5]。因此，实现纳米量级光电子器件与孤立原子耦合的混合系统的关键是设计一个可以在纳米尺度囚禁与操控孤立原子的方案。

众所周知，衍射是波动光学的基本问题，它可以用来改变光的传输路径来得到期望的场分布，特别是孔径与圆盘的衍射问题，已经被多种方法研究[6-7]。近轴近似标量衍射理论不能满足麦克斯韦方程组，无法用于亚波长或近场情况。因此，亚波长圆孔与圆盘的衍射必须用矢量理论来描述[8-11]，而圆盘的光学衍射则因其历史意义而备受关注。由于圆盘衍射的不可积性或发散性，目前一般讨论圆盘半径远大于光的波长或衍射场在远场中轴上的分布情况[12-13]。1998年，Liu 小组描述了一种计算DVD光盘结构中电磁场的时域有限差分方法[14]。2004年，刘普生等利用矢量瑞利衍射积分公式[15]数值计算得到圆盘的强度分布和远场特性。

为了更准确地研究圆盘的近场特性，本文采用有限元方法研究了亚波长薄金属圆盘的衍射问题，并在此基础上提出了一种薄金属圆盘与原子耦合的混合系统。研究发现，在薄金属圆盘100 nm内形成了亚波长势阱，可以对单个或少量冷原子进行囚禁。……